Введение
Изделия из магнитотвердых сплавов широко используются в электро- и радиотехнической, электронной и приборостроительной отраслях промышленности, в компьютерной и медицинской технике. На сегодняшний день и ближайшие годы основным магнитотвердым материалом, выпускаемым и потребляемым промышленностью, остаются гексаферриты, в частности, порошки гексаферрита стронция SrFe2O19, используемые для изготовления спеченных магнитов или магнитопластов.
Гексаферрит стронция обладает высокой химической стойкостью, при этом он значительно дешевле редкоземельных магнитотвёрдых материалов системы Nd-Fe-B, хотя свойства порошков гексаферрита стронция заметно ниже. Однако свойства порошков SrFe2O19 могут быть заметно увеличены. Одним из возможных путей в этом направлении является разработка способов получения SrFe2O19 в нанокристаллическом состоянии. Cплавы гексаферрита стронция получают разными способами: самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, индуцированной микроволнами реакцией окисления, кристаллизацией аморфной фазы, полученной закалкой из жидкости, золь-гель технологией, химическим осаждением из жидкого раствора, механохимическим методом, методом кристаллизации оксидного стекла и др.
Одним из способов получения мелкодисперсных гексаферритов является кристаллизация стеклообразного оксидного предшественника при его термической обработке. При этом образуются однодоменные магнитные частицы, имеющие размеры в нано- и субмикронном диапазоне и характеризующиеся высокой коэрцитивной силой. Однако, имеющиеся в настоящее время данные по гексаферриту стронция ограничены только несколькими составами в боратной системе. Отсутствуют систематические исследования, которые могли бы позволить выявить закономерности в образовании частиц гексаферрита с определенными геометрическими и магнитными параметрами. Остается проблемой получение частиц с узким распределением по размерам и достаточно большой коэрцитивной силой.
1 Аналитический обзор литературы
1.1 Магнитотвердые материалы
1.1.1 Общая характеристика
К магнитным материалам относят вещества, обладающие определенными магнитными свойствами и используемые в современной технологии. Магнитными материалами могут быть различные сплавы, химические соединения, жидкости. Магнитные материалы в основном делятся на две большие группы – магнитотвёрдые и магнитомягкие материалы.
Согласно ГОСТ, магнитотвердый материал – это магнитный материал с коэрцитивной силой по индукции НсВ не менее 4 кА/м, который перемагничивается в очень сильных магнитных полях и служит для изготовления постоянных магнитов.
1.1.2 Классификация магнитотвердых материалов
По назначению магнитотвердые материалы делятся на три большие группы:
материалы для постоянных магнитов;
материалы для роторов гистерезисных двигателей;
материалы для магнитной записи.
Сплавы для постоянных магнитов представляют собой наиболее распространенную группу магнитотвердых материалов. Многообразие этих сплавов, протекающих в них структурных и фазовых превращений, позволяет на их примере более наглядно проследить основные закономерности формирования высококоэрцитивного состояния.
Постоянные магниты используются для получения постоянных по величине магнитных полей значительной напряженности в воздушном зазоре. Они входят в число основных элементов электроизмерительных приборов постоянного тока, телефонных аппаратов, электрических счетчиков, громкоговорителей и многих других приборов.
Для изготовления постоянных магнитов используют большое число различных сплавов и соединений, обеспечивающих требуемый уровень магнитных характеристик. К ним относятся сплавы Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al-Co, Fe-Cr-Co, Mn-Al, Fe-Co-V, Fe-Mn и другие.
Для гистерезисных двигателей используются сплавы Fe-Co-V, Fe-Co-Ni-V, Fe-Co-Cr-V, Fe-Cr-V, Fe-Co-V-Mo.
Наибольшее распространение для изготовления носителей магнитной записи получили сплавы системы Fe-Cr-Ni типа 18Х9Н.
По видам анизотропии и механизмам перемагничивания все магнитотвердые материалы можно разделить на:
материалы с одноосной анизотропией полей рассеяния (анизотропией формы), причина магнитного гистерезиса в которых обусловлена необратимым вращением вектора намагниченности в однодоменных частицах. К этой группе следует отнести магниты из однодоменных удлиненных частиц железа или сплавы железо-кобальт (ESD – магниты) и сплавы на основе Fe-Ni-Al-Co и Fe-Co-Cr;
материалы с одноосной кристаллической анизотропией, причина магнитного гистерезиса в которых связана с трудностью необратимого смещения доменных границ или трудностью образования зародыша обратной намагниченности. Сюда следует отнести материалы на основе интерметаллических соединений РЗМ с 3d-переходными металлами и сплавы на основе Fe-Pt, Co-Pt, Mn-Al, Mn-Bi;
материалы с неодноосной кристаллической анизотропией, гистерезис перемагничивания которых происходит в результате затруднения необратимого смещения доменных границ при наличии неферромагнитных включений или внутренних напряжений. К третьей группе относятся сплавы на основе Cu-Ni-Fe, Cu-Ni-Co, Fe-Co-Mo, Fe-Mo-V, Fe-Co-V и углеродистые стали с W, Cr и Co.
По составу и способу получения магнитотвердые материалы подразделяют на литые, порошковые и специальные.